JP7349580B2 - リチウムイオン電池及び電子装置 - Google Patents

リチウムイオン電池及び電子装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7349580B2
JP7349580B2 JP2022551686A JP2022551686A JP7349580B2 JP 7349580 B2 JP7349580 B2 JP 7349580B2 JP 2022551686 A JP2022551686 A JP 2022551686A JP 2022551686 A JP2022551686 A JP 2022551686A JP 7349580 B2 JP7349580 B2 JP 7349580B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
lithium ion
cell
ion battery
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022551686A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023515590A (ja
Inventor
▲ティン▼ 章
道義 姜
航 崔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningde Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningde Amperex Technology Ltd filed Critical Ningde Amperex Technology Ltd
Publication of JP2023515590A publication Critical patent/JP2023515590A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7349580B2 publication Critical patent/JP7349580B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/129—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133—Thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/134—Hardness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

本発明はリチウムイオン電池技術分野に属し、リチウムイオン電池及び電子装置に関するものである。
ソフトパック型リチウムイオン電池は、通常、セル及び包装フィルムを含む。ここで、セルに用いられる巻き取りプロセスは、高い生産性があるため、リチウムイオン電池分野において広く適用されている。しかし、巻き取りプロセスにおいて、巻き取りに用いられる電極片が長く（通常、４０ｃｍ超）、そして正極片と負極片が充放電サイクル過程での体積膨張が異なり、特にケイ素含有負極片の体積膨張がさらに深刻であるため、巻き取って形成されたセルがフォーメーション、容量測定後に歪み、シワとの問題がある。しかし、ケイ素含有負極片は、単位体積当たりの容量が高いため、次世代リチウムイオン電池の負極片として最も有望です。従って、リチウムイオン電池、特にケイ素含有負極片を有するリチウムイオン電池の膨張、歪みの改善は非常に重要である。
上記リチウムイオン電池に存在するセルの膨張、歪みに対して、本発明は、リチウムイオン電池およびそれの調製方法を提供し、膨張を緩和するように外装フィルム（包装フィルム）の打ち抜き穴にスペースを予め空けることで、セルの歪みを効果的に改善し、フルセルのサイクル安定性を向上させる。
そこで、本発明はリチウムイオン電池を提供し、当該リチウムイオン電池は、セル、電解液、及び包装フィルムを含み、前記セルは、正極片及び負極片をセパレータを介して巻き取ることで形成され、前記リチウムイオン電池が半分充電された後、半分充電されたフルセルが得られ、前記半分充電されたフルセルから前記包装フィルムを除去して半分充電されたセルが得られ、
前記半分充電されたフルセルの幅をｗ１とし、前記半分充電されたセルの幅をｗ２とし、且つ、ｇ＝ｗ２／ｗ１とする場合、下記条件式（１）を満たし、
０．４＜ｇ＜０．９９７（１）
且つ、前記負極片はケイ素系材料を含み、前記負極片の単位体積当たりの容量をａとする場合、ａとｇが、下記条件式（２）を満たし、
４２０ｍＡｈ／ｃｍ３＜ｇ×ａ＜２３００ｍＡｈ／ｃｍ３（２）
ここで、ａは、６１９ｍＡｈ／ｃｍ３＜ａ＜３６２０ｍＡｈ／ｃｍ３を満たす。
具体的に、前記半分充電されたフルセルの幅ｗ１は、当該リチウムイオン電池が半分充電された後に得られた半分充電されたフルセル（包装フィルム及びセルを含む）の幅の最小値であり、通常、ノギスで測定される。前記半分充電されたセルの幅ｗ２は、半分充電されたフルセルから包装フィルムを除去した後、セルの最も外側の円の左隅と右隅との距離の最大値であり、通常、ノギスで測定される。巻き取り層数及びセル幅が一定である場合、負極片の体積膨張の度合いによって、セルと包装フィルムの打ち抜き穴との隙間を調整して、さらに前記半分充電されたフルセルの幅を調整することで、体積膨張を効果的に緩和することができ、それによって、セルの歪みを改善し、フルセルのサイクル安定性を改善し、製品の良品率を向上させる。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記ケイ素系材料は、ナノシリコン、ケイ素酸化物、ケイ素炭素複合材料、及びケイ素合金材料のうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記ケイ素系材料は、粒子状であり、且つ平均粒子径が５００ｎｍ～３０μｍであることが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記ナノシリコンは、粒子状であり、且つ平均粒子径が１００ｎｍ未満であることが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記ケイ素酸化物はＳｉＯＸであり、ここで、ｘは０．６≦ｘ≦２を満たすことが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記正極片の正極活物質は、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、及びニッケルコバルトマンガン酸リチウムよりなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリフッ化ビニリデンよりなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記包装フィルムは、アルミニウムプラスチックフィルムであることが好ましい。
本発明におけるリチウムイオン電池において、前記包装フィルムは、厚みが６７～１５３μｍであり、引張強度が４～１０Ｎ／ｍｍであることが好ましい。
本発明はさらに、リチウムイオン電池の調製方法を提供し、以下のステップを含む：
Ｓ１、正極活物質、導電材、バインダー、及び溶媒を混合して、撹拌し、混合スラリーを調製し、混合スラリーを基材上に塗布し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、正極片が得られ、
Ｓ２、負極活性材料、導電材、バインダー、及び溶媒を混合して、撹拌し、混合スラリーを調製し、混合スラリーを基材上に塗布し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られ、
Ｓ３、前記正極片、セパレータ、前記負極片を順次重ね、そして巻き取り、セルが得られ、及び、
Ｓ４、セルを包装フィルムに入れ、乾燥させて電解液を注液し、パッケージングし、フォーメーション、脱気、トリミングをして、フルセルが得られる。
前記フルセルが半分充電された後、半分充電されたフルセルが得られ、前記半分充電されたフルセルから前記包装フィルムを除去して半分充電されたセルが得られ、ここで、前記半分充電されたフルセルの幅をｗ１とし、前記半分充電されたセルの幅をｗ２とし、且つ、ｇ＝ｗ２／ｗ１とする場合、下記条件式（１）を満たし、
０．４＜ｇ＜０．９９７（１）
且つ、前記負極片の負極活性材料はケイ素系材料を含み、前記負極片の単位体積当たりの容量をａとする場合、ａとｇが、下記条件式（２）を満たし、
４２０ｍＡｈ／ｃｍ３＜ｇ×ａ＜２３００ｍＡｈ／ｃｍ３（２）
ここで、ａは、６１９ｍＡｈ／ｃｍ３＜ａ＜３６２０ｍＡｈ／ｃｍ３を満たす。
本発明はさらに、上記のリチウムイオン電池を含む電子装置を提供する。
本発明によって提供されるリチウムイオン電池及びそれの調整方法は、負極片の体積膨張の度合いによって、セルと包装フィルムの打ち抜き穴との隙間を調整して、さらに前記
半分充電されたフルセルの幅を調整することで、体積膨張を効果的に緩和することができ、それによって、セルの歪みを改善し、フルセルのサイクル安定性を改善し、製品の良品率を向上させる。
図１は、本発明の半分充電されたフルセルの断面構造模式図である。 図２は、実施例６の１００回サイクル後のセル（測定されるセルに対応する電池のＲｉｐｐｌｅ値は０．８％である）である。 図３は、比較例４の１００回サイクル後のセル（測定されるセルに対応する電池のＲｉｐｐｌｅ値は７．２％である）である。 図４は、比較例１の１００回サイクル後のセル（測定されるセルに対応する電池のＲｉｐｐｌｅ値は５．８％である）である。
符号の説明：
１、打ち抜き穴；２、包装フィルム；３、隙間；
ｗ１、半分充電されたフルセルの幅；ｗ２、半分充電されたセルの幅。
以下、本発明の実施例に詳しく説明する。本実施例は、本発明の技術案を前提として実施し、詳しい実施形態及び手順を提供するが、本発明の保護範囲は下記の実施例に制限されず、以下の実施例に具体的な条件が指定されていない試験方法は、通常、一般的な条件に従って実施する。
一、用語の定義
１、シワ、歪み
本発明において、シワとは、セパレータ及び正／負極片が連続して曲がる現象を指し、歪みとは、Ｒｉｐｐｌｅ＞２％の場合、歪みの発生として定義され、Ｒｉｐｐｌｅ＞４％の場合、激しい歪みとして定義されることを指す。ここで、Ｒｉｐｐｌｅ＝フルセルの平板面厚み（ＰＰＧ）／フルセルの点厚み（ＭＭＣ）－１。
２、半分充電
３．７Ｖ～４．０Ｖの領域まで充電されたフルセルは半分充電されたフルセルとして定義され、当該過程が半分充電と称される。
二、電池特性の測定：
１、フルセルの歪みの度合いの測定：
ＰＰＧは、フルセルの平板面厚みとして定義され、セル厚さ計で厚みを測定し、フルセルを７００ｇのＰＰＧ平板の内部に置き、フルセルの面厚みを測定し、順次三回測定し、三つのデータの平均値を取ることで得られる。ＭＭＣは、フルセルの点厚みとして定義され、Ａｌタブの下方でタブの垂直方向に沿って、間隔を置いて三つの点を取り、マイクロメータで厚みを測定し、平均値を取ることで得られる。Ｒｉｐｐｌｅは、Ｒｉｐｐｌｅ＝ＰＰＧ／ＭＭＣ－１として定義される。１００回サイクル後のフルセルの厚みのデータを判断点とし、Ｒｉｐｐｌｅ＞２％の場合、歪みが発生し、Ｒｉｐｐｌｅ＞４％の場合、歪みが激しくなっている。
２、フルセルのサイクル特性の測定：
高温サイクル測定：測定温度は４５℃であり、０．７Ｃの定電流で４．４Ｖまで充電し、定電圧で０．０２５Ｃまで充電し、５分間静置した後、０．５Ｃで３．０Ｖまで放電した。当該ステップで得られた容量を初期容量とし、０．７Ｃの充電／０．５Ｃの放電のサイクル測定を行い、初期容量に対するステップごとの容量の比によって、容量減衰曲線を
得た。本発明は、容量が初期容量の８０％まで減衰するサイクル回数を数えることで、電池のサイクル特性を説明する。
三、具体的な実施例及び比較例
実施例１
フルセルの調製
（１）正極活物質であるＬｉＣｏＯ２、導電性カーボンブラック、バインダーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を９６．７：１．７：１．６の重量比で、Ｎ－メチルピロリドン溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ａｌ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、正極片が得られた。
（２）市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は０～５ｗｔ％であり、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は９．７４ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが６１９．８ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を０～５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
（３）ポリエチレン（ＰＥ）多孔質ポリマーフィルムをセパレータとし、セパレータがカソードとアノードとの間に位置して絶縁の役割を果たすように、正極片、セパレータ、負極片を順次重ね、そして巻き取り、セルが得られた。
（４）電解液の調製：乾燥したアルゴンガス雰囲気で、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を１：１：１の重量比で混合してなる溶媒溶液にヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を入れ、均一まで混合し、ここで、ＬｉＰＦ６の濃度は約１．１５ｍｏｌ／Ｌであり、さらに１２ｗｔ％のフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）を入れた後、均一まで混合し、電解液が得られた。
（５）セルを包装フィルム２（アルミニウムプラスチックフィルムは、外層としてナイロン、中間層としてＡｌ、及び内層としてＰＰを含み、厚み及び強度は表１に示す）の打ち抜き穴１に封入し、乾燥させた後、電解液を注液し、パッケージングし、フォーメーション、脱気、トリミングをして、フルセルが得られた。
セルと打ち抜き穴との隙間３を制御することで、半分充電後のフルセルの幅をｗ１＝１５．７ｍｍにし、半分充電後のセルの幅をｗ２＝１５．６ｍｍにし、この際、ｇ＝０．９９、ｇ×ａ＝６１３．６ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例２
負極片の単位体積当たりの容量ａは同様に６１９．８ｍＡｈ／ｃｍ３であり、実施例２と実施例１との違いは、実施例２において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３６．７ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．１ｍｍに制御す
ることであり、この際、ｇ＝０．９８、ｇ×ａ＝６０７．４ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例３
実施例３と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例３において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は１０～１５ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は７．２７ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが９５７．８ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を１０～１５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝１７．１ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１６．５ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．９６、ｇ×ａ＝９１９．５ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例４
負極片の単位体積当たりの容量ａは同様に９５７．８ｍＡｈ／ｃｍ３であり、実施例４と実施例３との違いは、実施例４において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３７．２ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．２ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．９７、ｇ×ａ＝９２９．１ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例５
実施例５と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例５において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は２０～２５ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は５．３２４ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが１１５１．３ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を２０～２５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝１７．０ｍ
ｍに、セルの幅をｗ２＝１６．０ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．９４、ｇ×ａ＝１０８２．２ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例６
負極片の単位体積当たりの容量ａは同様に１１５１．３ｍＡｈ／ｃｍ３であり、実施例６と実施例５との違いは、実施例６において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３７．５ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．３ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．９７、ｇ×ａ＝１１１６．８ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例１
比較例１と実施例１との違いは、比較例１において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３６．０ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．０ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．９９９２、ｇ×ａ＝６１９．３ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例２
比較例２と実施例３との違いは、比較例２において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝１６．５４ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１６．５ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．９９７５、ｇ×ａ＝９５５．４ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例３
比較例３と実施例５との違いは、比較例３において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝４４．５ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１５．６ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．３５、ｇ×ａ＝４０３．０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例７
実施例７と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例７において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は３０～３５ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧
延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は５．３２４ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが１３３６．７ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を３０～３５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝１７．９ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１５．９ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．８９、ｇ×ａ＝１１８９．６ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例８
実施例８と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例８において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は４５～５０ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は４．１８１ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが１６７１．８ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を４５～５０ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝４０．７ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．９ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．９１、ｇ×ａ＝１５２１．３ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例９
実施例９と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例９において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は５５～６０ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は３．２６５ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが２００６．６ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を５５～６０ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝２１．８ｍ
ｍに、セルの幅をｗ２＝１５．８ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．７２、ｇ×ａ＝１４４４．８ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例１０
実施例１０と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例１０において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は８０～８５ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は２．６４０ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが２４２２．２ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を８０～８５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝７８．０ｍｍに、セルの幅をｗ２＝７０．０ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．８９、ｇ×ａ＝２１５５．７ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例１１
実施例１１と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例１１において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯｘが負極活性材料に占める割合は９０～９５ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は２．４４９ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが２６７７．７ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を９０～９５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝４５．９ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３５．９ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．７８、ｇ×ａ＝２０８８．６ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例１２
実施例１２と実施例１との違いは、以下の通りです。
実施例１２において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は９５～１００ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は２．３３７ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが２８３９．０ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を９５～１００ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３５．６ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１５．６ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．４３、ｇ×ａ＝１２２０．８ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
実施例１３
実施例１３と実施例１との違いは以下の通りです。
実施例１３において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は９５～１００ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は２．５９０ｍｇ／ｃｍ２であり、また、負極片の単位体積当たりの容量ａが３６００ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を９５～１００ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３５．６ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１５．０ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．４２、ｇ×ａ＝１５１２．０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例４
比較例４と実施例１０との違いは、比較例４において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３６．２ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．２ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝１、ｇ×ａ＝２４２２．２ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例５
比較例５と実施例９との違いは、比較例５において、パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝５２．５ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１８．９ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．３６、ｇ×ａ＝７２２．４ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例６
比較例６と実施例１との違いは、以下の通りです。
比較例６において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は１１～２０ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は７．５６０ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが６１９．８ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を１１～２０ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、包装フィルム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝３６．３５ｍｍに、セルの幅をｗ２＝３６．３ｍｍに制御し、この際、ｇ＝０．４３、ｇ×ａ＝２６６．５ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例７
比較例７と比較例６との違いは、以下の通りです。
比較例７において、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は１１～２０ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は７．１３０ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが９５７．８ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を１１～２０ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、ｇ×ａ＝４１１．９ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例８
比較例８と実施例１３との違いは、比較例８において、パッケージング時、包装フィル
ム２の打ち抜き穴１の穴の内側の幅をｗ１＝１６．４６ｍｍに、セルの幅をｗ２＝１６．４ｍｍに制御することであり、この際、ｇ＝０．９９６、ｇ×ａ＝３５８５．６ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例９
比較例９と実施例１との違いは、包装フィルム２の厚み及び引張強度であり、詳細は表１に示す。
なお、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸ（０．５＜ｘ＜１．５、ＤＶ５０＝５μｍ）を黒鉛と混合して、負極活性材料が得られる。市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合は８０～８５ｗｔ％であり、そして、負極活性材料、導電材であるアセチレンブラック、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）を９５：１．２：３．８の重量比で、脱イオン水溶媒系で十分に撹拌し、均一まで混合した後、Ｃｕ箔上に塗工し、乾燥、冷間圧延、ストリップをして、負極片が得られた。
上記の、Ｃｕ箔上に負極活性材料を塗工する時に、塗工の重量は２．６４０ｍｇ／ｃｍ２であり、負極片の単位体積当たりの容量ａが２４２２．０ｍＡｈ／ｃｍ３になるように、市販のケイ素酸化物ＳｉＯＸが負極活性材料に占める割合を８０～８５ｗｔ％の範囲から選択されたある確定の値に制御した。
パッケージング時、ｇ×ａ＝２３９７．８ｍＡｈ／ｃｍ３であった。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。
比較例１０
比較例１０と比較例９との違いは、包装フィルム２の厚み及び引張強度であり、詳細は表１に示す。
上記リチウムイオンフルセルを得た後、電池の歪みの度合いの測定、電池サイクル特性測定を含む電池性能測定を行い、測定結果の詳細は表１に示す。

表１に示された通り、ここで、Ｒｉｐｐｌｅ値は、１００回サイクル後の値であり、Ｒｉｐｐｌｅ＞２％の場合、歪みが発生し、Ｒｉｐｐｌｅ＞４％の場合、歪み激しくなっている。単位体積当たりの容量ａの測定方法としては、以下の方法である：実施例で得られた負極片（片面の領域）に対して、スパイラルマイクロメーターで片面の極片及び対応する銅箔の厚みを測定し（それぞれｔ１及びｔ２とした）、真空乾燥オーブンにおいて８５℃で１２時間乾燥させた後、乾燥な雰囲気で、打ち抜き機を使用して、直径１．４ｃｍのピースに打ち抜いて、グローブボックスで、金属リチウムシートを対向電極とし、セパレータとしてｃｅｌｇａｒｄ複合フィルムを選択し、電解液を入れてボタン電池を組み立てた。Ｌａｎｄｉａｎ（ＬＡＮＤ）シリーズ電池テストを用いて電池の充放電測定を行い、その充放電特性を測定する。ここで、得られた容量をＣ１（ｍＡｈ）とし、即ち、単位体積当たりの容量ａ＝Ｃ１＊単位体積当たりの塗工重量／（ｔ１－ｔ２）。
まず、実施例１－６と比較例１－３との比較から分かるように、負極片の単位体積当た
りの容量が同様のものである場合、異なるｇ値を制御することで、異なる程度の歪みが発生することになる。
具体的に、実施例４と比較例２との比較、実施例６と比較例３との比較から分かるように、単位体積当たりの容量が同様のものである場合、ｇ値が大きすぎ、又は小さすぎと、セルの歪み及び電池のサイクル安定性への影響が顕著である。
さらに、実施例１、２と比較例１との比較、実施例３、４と比較例２との比較、実施例５、６と比較例３との比較から分かるように、負極片の単位体積当たりの容量が同様のものである条件下で、ｇ値が０．９９７超又はｇ値が０．４未満であると、セルには激しい歪みが発生する。ｇ値が０．９９７超であると、セルと打ち抜き穴との間の隙間が小さく、セルの体積膨張を十分に緩和することができないことを説明し、比較例１－２に示されたように、セルには激しい歪みが発生する。また、ｇが０．４未満（例えば、比較例３）であると、セルと打ち抜き穴との隙間が大きいことを説明する。それは、一方で、電解液の量が一定であると電解液がセルを浸潤する空間が減少され、固体電解質界面（ＳＥＩ）が悪くなり、サイクル特性が悪化することを引き起こし、他方で、打ち抜き穴内のセルの可動性が大きくなり、セルの安全性が影響されることを引き起こす。なお、歪みが激しいセルは、電池のサイクル特性も明らかに悪化する。これは、セルの歪みが激しいため、電極とセパレータとの間にボイドが形成し、電極片上にマイクロクラックが形成し、固体電解質界面（ＳＥＩ）膜に破裂と再構成が発生し、電解液が消耗されることで、電池のサイクル特性が悪化するからである。
そして、実施例１２と比較例６、７との比較から分かるように、ｇ値が同様のものである場合、負極片の単位体積当たり容量ａが異なると、セルの歪み及び電池のサイクル安定性にも大きな差が出る。従って、体積膨張を緩和して、セルの歪み及び電池のサイクル安定性をさらに最適化するために、異なる負極片の単位体積当たりの容量ａに対して、異なるｇ値をマッチングする必要がある。そして、比較例６及び７から分かるように、ｇ値が０．４＜ｇ＜０．９９７の範囲内にあるが、ｇ×ａが４２０ｍＡｈ／ｃｍ３未満であると、セルは激しい歪みが発生する。同様に、ｇ値が０．４＜ｇ＜０．９９７の範囲内にあるが、ｇ×ａが２３００ｍＡｈ／ｃｍ３超であると、比較例８に示されたように、セルも激しい歪みが発生する。即ち、負極片の単位体積当たりの容量ａの違いによって、発生する体積膨張の度合いに差が出るため、体積膨張を最大限に緩和し、空間利用の最適化を実現するために、異なる単位体積当たりの容量ａに応じて、異なる隙間（即ち、セルと包装フィルムの打ち抜き穴との間のスペース）を設定する必要がある。
以上より、ｇ値は、サイクル後のセルの歪みを影響する主な因子であり、そして、セルの構造を最適化するために、異なる負極片の単位体積当たりの容量ａを、異なるｇ値とマッチングさせる必要がある。負極片の単位体積当たりの容量ａが６１９ｍＡｈ／ｃｍ３＜ａ＜３６２０ｍＡｈ／ｃｍ３の範囲にある場合、ｇ値を０．４＜ｇ＜０．９９７の範囲にし、且つ、ｇ×ａを４２０ｍＡｈ／ｃｍ３＜ｇ×ａ＜２３００ｍＡｈ／ｃｍ３の範囲内にすることで、セルの歪み及び電池のサイクル安定性の両方も大幅に改善及び向上される。これで分かるように、セル構造の最適化の点から、異なる単位体積当たりの容量ａに応じて、対応するスペースを予め空けることで、体積膨張を効果的に緩和することができ、さらにセルの歪みを改善し、電池のサイクル安定性を向上させることで、製品の良品率を高めることができる。
なお、表１を参照し、比較例９－１０から分かるように、アルミニウムプラスチックフィルムの厚み及び強度は、セルの歪み及び電池の後期のサイクルにある程度の影響を与え、アルミニウムプラスチックフィルムが薄すぎると、引張強度が十分でなく、サイクル後のセルは、ある程度の歪みが発生する一方、アルミニウムプラスチックフィルムが厚すぎ
ると、セルは明らかな歪み及び電池のサイクル特性の減衰が発生しないものの、フルセルの体積比容量を考慮すると、アルミニウムプラスチックフィルムの体積も総体積の一部を構成するため、フルセルの体積比容量がある程度に減少する。
当然、本発明にはさらに多数の他の実施例が含まれて、本発明の精神及び本質から逸脱することなく、当業者は本発明によって、様々な対応する変更および変形を行うことができるが、これらの対応する変更および変形は、本発明の保護範囲に属する。

Claims (10)

  1. セル、電解液、及び包装フィルムを含むリチウムイオン電池であって、
    前記セルは、正極片及び負極片を、セパレータを介して巻き取ることで形成され、
    前記リチウムイオン電池が半分充電された後、半分充電されたフルセルが得られ、前記半分充電されたフルセルから前記包装フィルムを除去して半分充電されたセルが得られ、
    前記半分充電されたフルセルの幅をｗ１とし、前記半分充電されたセルの幅をｗ２とし、且つ、ｇ＝ｗ２／ｗ１とする場合、下記条件式（１）を満たし、
    ０．４＜ｇ＜０．９９７（１）
    且つ、前記負極片はケイ素系材料を含み、前記負極片の単位体積当たりの容量をａとする場合、ａとｇが、下記条件式（２）を満たし、
    ４２０ｍＡｈ／ｃｍ３＜ｇ×ａ＜２３００ｍＡｈ／ｃｍ３（２）
    ａは、６１９ｍＡｈ／ｃｍ３＜ａ＜３６２０ｍＡｈ／ｃｍ３を満たす、ことを特徴とするリチウムイオン電池。
  2. 前記ケイ素系材料は、ナノシリコン、ケイ素酸化物、ケイ素炭素複合材料、及びケイ素合金材料のうちの少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
  3. 前記ケイ素系材料は、粒子状であり、且つ平均粒子径が５００ｎｍ～３０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
  4. 前記ナノシリコンは、粒子状であり、且つ平均粒子径が１００ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項２に記載のリチウムイオン電池。
  5. 前記ケイ素酸化物はＳｉＯＸであり、ここで、ｘは０．６≦ｘ≦２を満たすことを特徴とする、請求項２に記載のリチウムイオン電池。
  6. 前記正極片の正極活物質は、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、及びニッケルコバルトマンガン酸リチウムよりなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
  7. 前記セパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリフッ化ビニリデンよりなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
  8. 前記包装フィルムは、アルミニウムプラスチックフィルムであることを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
  9. 前記包装フィルムは、厚みが６７～１５３μｍであり、引張強度が４～１０Ｎ／ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン電池。
  10. 請求項１～９のいずれかに記載のリチウムイオン電池を含むことを特徴とする、電子装置。


JP2022551686A 2020-03-11 2020-03-11 リチウムイオン電池及び電子装置 Active JP7349580B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/078772 WO2021179202A1 (zh) 2020-03-11 2020-03-11 锂离子电池及电子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023515590A JP2023515590A (ja) 2023-04-13
JP7349580B2 true JP7349580B2 (ja) 2023-09-22

Family

ID=77671665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022551686A Active JP7349580B2 (ja) 2020-03-11 2020-03-11 リチウムイオン電池及び電子装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230006265A1 (ja)
EP (1) EP4120416A1 (ja)
JP (1) JP7349580B2 (ja)
KR (1) KR20220129659A (ja)
CN (1) CN115053376A (ja)
WO (1) WO2021179202A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090075168A1 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Youngwoo Lee Pouch for battery and pouch type secondary battery
WO2010086911A1 (ja) 2009-01-29 2010-08-05 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法
JP2011233497A (ja) 2009-12-24 2011-11-17 Sony Corp リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用負極、電動工具、電気自動車および電力貯蔵システム
JP2014229583A (ja) 2013-05-27 2014-12-08 信越化学工業株式会社 負極活物質及び非水電解質二次電池並びにそれらの製造方法
CN106784843A (zh) 2016-12-28 2017-05-31 中天储能科技有限公司 一种大于300wh/kg高比能量、高安全性电池的制作方法
WO2018088248A1 (ja) 2016-11-11 2018-05-17 昭和電工株式会社 負極材料及びリチウムイオン電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100898293B1 (ko) * 2007-11-27 2009-05-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이의 제조 방법
CN107732145A (zh) * 2017-07-03 2018-02-23 东莞市创明电池技术有限公司 锂离子电池卷芯和锂离子电池
CN108461804A (zh) * 2018-01-31 2018-08-28 深圳市卓能新能源股份有限公司 一种18650-3800mAh锂电池及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090075168A1 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Youngwoo Lee Pouch for battery and pouch type secondary battery
WO2010086911A1 (ja) 2009-01-29 2010-08-05 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法
JP2011233497A (ja) 2009-12-24 2011-11-17 Sony Corp リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用負極、電動工具、電気自動車および電力貯蔵システム
JP2014229583A (ja) 2013-05-27 2014-12-08 信越化学工業株式会社 負極活物質及び非水電解質二次電池並びにそれらの製造方法
WO2018088248A1 (ja) 2016-11-11 2018-05-17 昭和電工株式会社 負極材料及びリチウムイオン電池
CN106784843A (zh) 2016-12-28 2017-05-31 中天储能科技有限公司 一种大于300wh/kg高比能量、高安全性电池的制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4120416A1 (en) 2023-01-18
CN115053376A (zh) 2022-09-13
JP2023515590A (ja) 2023-04-13
WO2021179202A1 (zh) 2021-09-16
US20230006265A1 (en) 2023-01-05
KR20220129659A (ko) 2022-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11961993B2 (en) Secondary battery and apparatus including the secondary battery
CN108807974B (zh) 锂离子电池
CN111129502B (zh) 一种负极极片以及二次电池
CN108832075B (zh) 锂离子电池
US20220059864A1 (en) Negative electrode plate and secondary battery
CN109449373B (zh) 负极极片及电池
US11114659B2 (en) Negative electrode sheet and secondary battery
EP3806196A1 (en) Negative electrode tab and secondary battery
CN109449446A (zh) 二次电池
CN109509909B (zh) 二次电池
CN109273771B (zh) 二次电池
JP7106762B2 (ja) 正極シート及びその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池
CN111755664A (zh) 一种锂离子电池的电极及锂离子电池
CN108878770B (zh) 电芯及包括该电芯的二次电池
CN109494348B (zh) 负极极片及二次电池
WO2018094822A1 (zh) 一种正极片及其制备方法、锂离子电池
JP2018160379A (ja) リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池
CN108808006B (zh) 负极极片及电池
CN116454274A (zh) 一种负极片及包括该负极片的钠离子电池
CN116365013A (zh) 一种二次电池和用电设备
CN115602787A (zh) 一种负极极片及锂离子电池
JP7349580B2 (ja) リチウムイオン電池及び電子装置
EP3876319B1 (en) Nonaqueous secondary battery electrode binder and nonaqueous secondary battery electrode
CN116632368B (zh) 二次电池及电子装置
WO2024000095A1 (zh) 负极极片、二次电池、电池模组、电池包及用电装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220826

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20230608

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20230608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230804

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230911

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7349580

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150